이산화탄소의 효율적인 전기 촉매 환원 연구의 새로운 진전

최근, 대련화학물리연구소 촉매연구실 국가중점실험실, 중국과학원 바오신허, 왕궈슝 연구팀은 이산화탄소의 고효율 전기촉매 환원 연구에서 새로운 진전을 이루었습니다.관련 결과는 에너지 환경.Sci에 게재되었습니다.

이산화탄소 전기 촉매 환원(CO2RR)은 이산화탄소의 전환 및 활용과 재생 가능한 깨끗한 전기의 효율적인 저장을 동시에 실현할 수 있어 지속 가능한 탄소 자원 재활용 네트워크를 구축하는 데 도움이 됩니다. 최근 몇 년 동안 연구팀은 촉매 관점에서 이산화탄소 전기 촉매 환원에 대한 독특하고 심층적인 체계적 연구를 수행하여 나노-피디 기반 촉매, 금속-산화물 계면 등에서 일련의 연구 결과를 얻어 이산화탄소 전기 촉매를 크게 개선했습니다. 환원의 선택성, 활성 및 안정성(J. 오전. 화학. 사회., 화학. 과학., J. 오전. 화학. 사회., 자동판매기 카탈., 앤젤. 화학. 국제. 에드.).

전이 금속-질소-탄소 복합재는 귀금속을 대체할 것으로 기대되는 전기 촉매 물질입니다. 연구팀은 최근 이러한 물질의 제어된 제조와 전기 촉매 특성에 초점을 맞췄습니다(에너지 환경.과학., 나노 에너지, 자동판매기 카탈). .). 이전 연구에 따르면 전이 금속-질소-탄소 복합재는 전기 촉매 환원을 통해 CO2를 환원하여 CO를 생산할 수 있지만 과전압이 증가함에 따라 경쟁적 수소 발생 반응(그녀의) 전류가 급격히 증가하여 코오롱 패러데이 효율이 빠르게 감소합니다. 높은 코오롱 전류 밀도를 얻으세요. 따라서 높은 CO2RR 전류 밀도와 패러데이 효율을 동시에 달성하는 것은 전이 금속-질소-탄소 복합재에 중요한 과제입니다.

이 연구에서 연구팀은 아연/니켈 이중 금속 제올라이트 이미다졸 골격(지프-8)을 열분해하여 단분산된 다공성 니-N 도핑 다공성 탄소 물질을 제조하는 데 성공했습니다. 니 종은 최대 5.44중량%까지 담지됩니다. 이 니-N 촉매에서 코오롱 패러데이 효율은 -0.53V에서 -1.03V(대. 로열헤럴드)의 넓은 전위 범위에서 92.0%~98.0% 사이로 유지되었습니다. 코오롱 전류 밀도는 과전압에 따라 증가하여 -1.03V(대. 로열헤럴드)에서 71.5±2.9 엄마/센티미터 2 에 도달했습니다. 특성화 결과와 비교 실험은 배위된 불포화 니-N이 활성 부위임을 보여줍니다. 밀도 함수 이론 계산은 CO2RR이 NiN2V2(V는 공석을 의미) 위치에서 HER보다 더 가능성이 높다는 것을 추가로 보여줍니다. NiN2V2가 CO2RR의 활성 비트일 수 있다고 추측됩니다. 따라서 불포화 니-N 활성 사이트의 고부하 배위는 동시에 CO2RR의 높은 전류 밀도와 패러데이 효율을 달성하여 전이 금속-질소-탄소 복합재에서 CO2RR 선택성과 반응 속도의 "시소보드" 효과 한계를 깨뜨립니다.

위 연구는 중국 국가자연과학기금, 국가 중점 연구개발 계획, 디엠티오, 중국 과학 아카데미 시범 프로젝트의 자금 지원을 받았습니다.